張 燏，董春巖

(農(nóng)業(yè)部信息中心，北京 100125)

·技術(shù)方法·

地理信息系統(tǒng)在農(nóng)業(yè)決策服務(wù)中的應(yīng)用*

張 燏，董春巖※

(農(nóng)業(yè)部信息中心，北京 100125)

目的近年來，GIS技術(shù)逐漸滲透到農(nóng)業(yè)各環(huán)節(jié)，在助力提高農(nóng)業(yè)生產(chǎn)效率和經(jīng)營效益等方面，發(fā)揮出越來越重要的作用，為農(nóng)業(yè)現(xiàn)代化發(fā)展帶來了生機和活力，文章將介紹地理信息系統(tǒng)技術(shù)在農(nóng)業(yè)部農(nóng)業(yè)決策服務(wù)系統(tǒng)建設(shè)過程中的應(yīng)用，與農(nóng)業(yè)系統(tǒng)從業(yè)者分享我們的GIS應(yīng)用經(jīng)驗。方法在構(gòu)建我國農(nóng)業(yè)決策服務(wù)系統(tǒng)過程中，根據(jù)我國農(nóng)業(yè)產(chǎn)業(yè)特征，選擇以Eclipes為開發(fā)環(huán)境，以O(shè)racle 11gR2為數(shù)據(jù)庫，以SuperMap GIS-T ServerV2.0為服務(wù)發(fā)布管理平臺，以國家測繪局提供的空間地理數(shù)據(jù)為基礎(chǔ)，綜合運用WebGIS、REST架構(gòu)等先進技術(shù)，把全國農(nóng)業(yè)生產(chǎn)、經(jīng)營、流通、管理范圍內(nèi)的地理信息進行分類編制，建成一個功能齊全、應(yīng)用方便的農(nóng)業(yè)決策服務(wù)系統(tǒng)，從而實現(xiàn)了把GIS技術(shù)在農(nóng)業(yè)部管理決策層面上的應(yīng)用。結(jié)果通過深入調(diào)研、走訪和分析，迄今歷時2年時間，在設(shè)計并搭建農(nóng)業(yè)部電子政務(wù)內(nèi)網(wǎng)應(yīng)用支撐平臺的基礎(chǔ)上，經(jīng)研究策劃，初步建成了農(nóng)業(yè)部決策服務(wù)系統(tǒng)。結(jié)論GIS技術(shù)在農(nóng)業(yè)決策服務(wù)中有巨大的應(yīng)用潛力，不僅可為農(nóng)業(yè)決策服務(wù)系統(tǒng)提供空間分析和可視化方法，而且通過該決策服務(wù)系統(tǒng)的運行，還能夠?qū)崿F(xiàn)農(nóng)業(yè)部門提供日常監(jiān)管和應(yīng)急決策所迫切需要的空間信息。因此，GIS技術(shù)在農(nóng)業(yè)決策服務(wù)中的應(yīng)用前景廣闊。GIS技術(shù)在農(nóng)業(yè)決策服務(wù)系統(tǒng)建設(shè)過程中的應(yīng)用，尤其是系統(tǒng)建設(shè)思路和架構(gòu)，對繼續(xù)探索GIS技術(shù)在農(nóng)業(yè)各業(yè)務(wù)領(lǐng)域中的應(yīng)用和農(nóng)業(yè)信息平臺研發(fā)，都將有較大的借鑒作用。

農(nóng)業(yè)地理信息系統(tǒng) 農(nóng)業(yè)電子政務(wù) 決策服務(wù)系統(tǒng) 空間數(shù)據(jù)共享 農(nóng)業(yè)綜合管理

0 引言

農(nóng)業(yè)體系是一個高度復(fù)雜的自然-社會綜合體，復(fù)雜多樣且不斷變化的自然條件及社會環(huán)境決定了農(nóng)業(yè)產(chǎn)業(yè)在時空上的復(fù)雜性和變異性[1]。農(nóng)業(yè)各環(huán)節(jié)過程涉及海量的空間數(shù)據(jù)及屬性信息，隨著全球衛(wèi)星定位技術(shù)、遙感技術(shù)[2-3]、物聯(lián)網(wǎng)信息感知技術(shù)[4]、數(shù)據(jù)可視化技術(shù)的飛速發(fā)展，農(nóng)業(yè)地理信息系統(tǒng)理論應(yīng)運而生[5]。20世紀70年代GIS技術(shù)開始應(yīng)用于美國農(nóng)業(yè)領(lǐng)域，隨后，美國、以色列、法國等發(fā)達國家將“3S”技術(shù)有力結(jié)合，在精細農(nóng)業(yè)領(lǐng)域取得較大突破，形成了較為成熟的技術(shù)應(yīng)用和管理體系[6-8]。

我國從20世紀80年代中期開始將GIS應(yīng)用于農(nóng)業(yè)，農(nóng)業(yè)地理信息平臺以基礎(chǔ)地理數(shù)據(jù)(矢量數(shù)據(jù)、影像數(shù)據(jù)、數(shù)字高程模型)為基礎(chǔ)，以農(nóng)業(yè)業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)為管理對象，綜合運用GIS技術(shù)、數(shù)據(jù)庫技術(shù)、網(wǎng)絡(luò)技術(shù)及Web Service技術(shù)，實現(xiàn)農(nóng)業(yè)業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)及綜合信息的空間查詢、展示及管理，以滿足農(nóng)業(yè)生產(chǎn)管理、產(chǎn)業(yè)發(fā)展、宏觀調(diào)控等的空間信息需求以及輔助決策等[9]。目前，其部分研究成果已得到實踐應(yīng)用，對提高農(nóng)業(yè)生產(chǎn)、經(jīng)營效率等發(fā)揮了積極作用，成為農(nóng)業(yè)管理及輔助決策的重要工具[10]。

近年，農(nóng)業(yè)部按照中辦、國辦系列文件要求，研究制定了《農(nóng)業(yè)部電子政務(wù)內(nèi)網(wǎng)建設(shè)方案》并通過了國辦審批。依據(jù)建設(shè)方案部署，農(nóng)業(yè)部提出結(jié)合部工作職能，整合利用部內(nèi)外信息資源，建設(shè)農(nóng)業(yè)部決策服務(wù)系統(tǒng)。鑒于上述情況，文章對地理信息系統(tǒng)在農(nóng)業(yè)決策服務(wù)中的應(yīng)用進行了研究。

1 總體設(shè)計架構(gòu)

農(nóng)業(yè)部決策服務(wù)系統(tǒng)選用J2EE技術(shù)，采用B/S/D 3層應(yīng)用結(jié)構(gòu)進行開發(fā)?？傮w架構(gòu)分為5層，包括基礎(chǔ)環(huán)境層、數(shù)據(jù)資源層、應(yīng)用支撐平臺、應(yīng)用層和展示層(圖1)。

圖1 系統(tǒng)總體架構(gòu)

2 系統(tǒng)功能結(jié)構(gòu)

2.1 熱點關(guān)注模塊

熱點關(guān)注模塊是系統(tǒng)用戶的個人頁面，包含從其他功能模塊訂閱的關(guān)注內(nèi)容，系統(tǒng)自動推送的關(guān)注內(nèi)容，其他用戶向當前用戶推送的關(guān)注內(nèi)容。

2.2 查詢統(tǒng)計模塊

查詢統(tǒng)計模塊將各個主題庫中的數(shù)據(jù)資源統(tǒng)一編碼，針對各項指標面向各層用戶提供多維度、多類型的圖表信息查詢及導(dǎo)出功能。

2.3 主題分析模塊

主題分析模塊面向農(nóng)作物小麥的業(yè)務(wù)需求，將相關(guān)數(shù)據(jù)按照生產(chǎn)、經(jīng)營、管理3環(huán)節(jié)建立用戶關(guān)注的主題并進行分析，系統(tǒng)根據(jù)分析結(jié)果以農(nóng)業(yè)地理信息平臺為可視化手段，以天地圖為底圖通過調(diào)用WMTS服務(wù)進行渲染(圖2～5)。具有周期性變化的地理信息采取時間軸的形式進行展示(圖6～7)。主題分析模塊除了地理空間展示還提供統(tǒng)計圖展示，用戶可以加直觀的了解相關(guān)信息指標，即每一個地理信息空間圖對應(yīng)著相應(yīng)的統(tǒng)計圖表(圖8)。

2.4 監(jiān)測預(yù)警模塊

監(jiān)測預(yù)警模塊包括自動同步其他業(yè)務(wù)系統(tǒng)的監(jiān)測報告和在線編輯監(jiān)測報告兩部分功能。

圖2 苗情長勢分布

圖4 小麥蚜蟲發(fā)生動態(tài)

圖5 監(jiān)測點小麥樣本長勢

圖6 不同時期土壤墑情卷簾分析

圖7 小麥長勢遙感監(jiān)測

圖8 播種面積分布統(tǒng)計

圖9 數(shù)據(jù)庫邏輯結(jié)構(gòu)

2.5 分析報告模塊

分析報告模塊包括系統(tǒng)定期生成分析報告和業(yè)務(wù)工作者手動上傳及推送共享業(yè)務(wù)報告兩部分。

3 數(shù)據(jù)庫設(shè)計研究

系統(tǒng)數(shù)據(jù)庫分為原始業(yè)務(wù)庫、主題庫、基礎(chǔ)信息庫、管理庫、數(shù)據(jù)交換庫和地理信息庫六個部分，并通過SuperMap空間數(shù)據(jù)庫引擎和Oracle 11gR2數(shù)據(jù)庫管理軟件開展數(shù)據(jù)庫管理。數(shù)據(jù)庫邏輯結(jié)構(gòu)如圖9所示。

3.1 原始業(yè)務(wù)庫

原始業(yè)務(wù)庫用于存儲從農(nóng)業(yè)部其他業(yè)務(wù)系統(tǒng)采集的原始數(shù)據(jù)，分為宏觀經(jīng)濟數(shù)據(jù)、生產(chǎn)數(shù)據(jù)、經(jīng)營數(shù)據(jù)及管理數(shù)據(jù)4類。

3.1.1 宏觀經(jīng)濟數(shù)據(jù)

宏觀經(jīng)濟數(shù)據(jù)反映國家宏觀經(jīng)濟和人民生活動態(tài)，包括國內(nèi)生產(chǎn)總值、財政收入和支出、居民收入和消費、人口情況等，主要來源于《中國統(tǒng)計年鑒》。

3.1.2 生產(chǎn)數(shù)據(jù)

生產(chǎn)數(shù)據(jù)反映了種植業(yè)的生產(chǎn)情況，包括小麥播種面積預(yù)計、產(chǎn)量預(yù)計、土壤墑情、氣象監(jiān)測、因災(zāi)影響播種情況、優(yōu)質(zhì)品種和技術(shù)推廣面積、冬前苗情調(diào)查、越冬農(nóng)作物返青苗情調(diào)查、農(nóng)機跨區(qū)收割進度、實際產(chǎn)量統(tǒng)計、成本收益及災(zāi)害情況統(tǒng)計數(shù)據(jù)等，主要來源于農(nóng)情信息調(diào)度系統(tǒng)、農(nóng)情信息定點監(jiān)測調(diào)度系統(tǒng)、農(nóng)情基點縣信息調(diào)度系統(tǒng)、全國農(nóng)作物重大病蟲害數(shù)字化監(jiān)測預(yù)警系統(tǒng)、全國土壤墑情系統(tǒng)、全國農(nóng)業(yè)機械化管理系統(tǒng)等農(nóng)業(yè)部業(yè)務(wù)系統(tǒng)等。

3.1.3 經(jīng)營數(shù)據(jù)

經(jīng)營數(shù)據(jù)主要包括小麥最低收購價、小麥國際國內(nèi)期貨價格、小麥國際市場價、小麥批發(fā)價格指數(shù)、小麥進出口量、進出口價格、世界上其他主要國家小麥進出口量數(shù)據(jù)等，主要來源于全國農(nóng)產(chǎn)品成本與收益資料匯編、農(nóng)產(chǎn)品國內(nèi)價格數(shù)據(jù)集市、農(nóng)產(chǎn)品期貨數(shù)據(jù)集市、農(nóng)產(chǎn)品國際價格數(shù)據(jù)集市、農(nóng)產(chǎn)品批發(fā)價格指數(shù)數(shù)據(jù)集市、農(nóng)產(chǎn)品貿(mào)易數(shù)據(jù)集市等。

3.1.4 管理數(shù)據(jù)

管理數(shù)據(jù)反映了國家針對農(nóng)業(yè)實施的各項政策，包括小麥良種補貼資金及實施面積、測土配方施肥——小麥667m2均節(jié)本增效、國家及市場的收購價及收購量、政策糧出庫均價及出庫量等數(shù)據(jù)。

3.2 主題庫

[31]外務(wù)省経済協(xié)力局編：《ビルマの自力更生路線とわガ國の経済協(xié)力》,東京：大蔵省印刷局，1972年，第52頁。

主題庫是將原始業(yè)務(wù)庫中的數(shù)據(jù)進行抽取、清洗加工及整合，建立關(guān)聯(lián)關(guān)系，形成用于統(tǒng)計分析及決策服務(wù)的主題數(shù)據(jù)庫。

3.3 基礎(chǔ)信息庫

基礎(chǔ)信息庫用于存儲支撐農(nóng)業(yè)部決策服務(wù)系統(tǒng)及應(yīng)用支撐平臺運行的基礎(chǔ)信息，主要包括數(shù)據(jù)字典、基礎(chǔ)編碼、系統(tǒng)配置等數(shù)據(jù)。

3.4 管理庫

管理庫用于存儲用戶管理、機構(gòu)管理、權(quán)限管理及日志管理的數(shù)據(jù)。

3.5 數(shù)據(jù)交換庫

數(shù)據(jù)交換庫用于存儲與其它業(yè)務(wù)系統(tǒng)同步數(shù)據(jù)過程中產(chǎn)生的配置信息，主要包括調(diào)度配置、同步規(guī)則及交換日志。

3.6 地理信息庫

地理信息庫主要用于存儲系統(tǒng)相關(guān)的地理信息數(shù)據(jù)，包括基礎(chǔ)空間數(shù)據(jù)和農(nóng)業(yè)空間數(shù)據(jù)。數(shù)據(jù)類型主要分為矢量圖、影像圖、農(nóng)業(yè)空間地理分布、坐標等空間地理信息數(shù)據(jù)，主要來源于國家測繪局。

4 結(jié)束語

農(nóng)業(yè)部決策服務(wù)系統(tǒng)以農(nóng)業(yè)地理信息平臺為基礎(chǔ)，將計算機技術(shù)、WebGIS技術(shù)與農(nóng)業(yè)業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)相結(jié)合，本期建設(shè)完成梳理小麥的生產(chǎn)、病蟲害、氣象災(zāi)害、價格及進出口相關(guān)的數(shù)據(jù)指標近120個，并將核心指標劃分為生產(chǎn)、經(jīng)營、管理三大類，實現(xiàn)了包括小麥生長態(tài)勢、病蟲害監(jiān)測、產(chǎn)量預(yù)測及收播進度等在內(nèi)的19個專題數(shù)據(jù)空間化處理。下一步建設(shè)將在進一步完善種植業(yè)決策服務(wù)模塊的同時，構(gòu)建畜牧獸醫(yī)業(yè)及水產(chǎn)養(yǎng)殖業(yè)決策服務(wù)模塊。

系統(tǒng)的運行為農(nóng)業(yè)業(yè)務(wù)管理、監(jiān)管和應(yīng)急決策提供了可視化管理手段，為農(nóng)業(yè)決策指揮提供全面、準確、及時的信息保障服務(wù)，有助于提高農(nóng)業(yè)管理部門的決策水平及決策質(zhì)量，這是農(nóng)業(yè)地理信息系統(tǒng)應(yīng)用在農(nóng)業(yè)部決策服務(wù)方面的首例實踐成果，具有一定的參考借鑒價值。

[1] 楊波， 何露.農(nóng)業(yè)文化遺產(chǎn)研究的GIS應(yīng)用前景分析.中國農(nóng)業(yè)資源與區(qū)劃， 2015, 36(2): 139～144

[2] 陳仲新， 任建強，唐華俊，等.農(nóng)業(yè)遙感研究應(yīng)用進展與展望.遙感學(xué)報， 2016，20(5)： 748～767

[3] 胡文君， 葉立明.基于遙感和地面觀測數(shù)據(jù)的水稻生長季長度空間建模.中國農(nóng)業(yè)資源與區(qū)劃， 2016, 37(8): 12～20

[4] 劉佩君. 物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)惠及現(xiàn)代農(nóng)業(yè)發(fā)展探析.中國農(nóng)業(yè)資源與區(qū)劃， 2016, 37(2): 66～71

[5] 林蘭芬， 王瑞松，于鵬華.基于GIS的農(nóng)田小氣候環(huán)境可視監(jiān)測系統(tǒng).農(nóng)業(yè)機械學(xué)報， 2015, 36(3): 254～260

[6] 張倩， 刁志國，肖一明.地理信息系統(tǒng)在精細農(nóng)業(yè)方面的應(yīng)用——以吉林省永吉縣中國—新加坡食品控制區(qū)為例.基層農(nóng)技推廣， 2015, 3(2): 54～56

[7] 穆鈺， 耿如林，張秋玲，等.GIS技術(shù)在農(nóng)業(yè)規(guī)劃畜牧場選址中的應(yīng)用.中國農(nóng)學(xué)通報， 2016, 32(29): 189～193

[8] 劉曼麗. 淺談地理信息系統(tǒng)及其在農(nóng)業(yè)領(lǐng)域的應(yīng)用.科技創(chuàng)新與應(yīng)用， 2016，(13)： 297

[9] 劉德元， 楊嘉琳，孫新華，等.基于地理信息系統(tǒng)的農(nóng)業(yè)地質(zhì)環(huán)境監(jiān)測研究——以江西省余干縣為例.安徽農(nóng)業(yè)科學(xué)， 2016， 44(20)： 56～59， 72

[10]王琛.GIS技術(shù)在農(nóng)業(yè)資源與環(huán)境領(lǐng)域的應(yīng)用進展.現(xiàn)代農(nóng)業(yè)科技， 2015， 17:237～238， 248

APPLICATIONOFGEOGRAPHICINFORMATIONSYSTEMINAGRICULTURALDECISIONSERVICE*

ZhangYu，DongChunyan※

(Information Center of Ministry of Agriculture，Beijng 100125，China)

In recent years, the geographic information system (GIS) technology has gradually penetrated into all aspects of agriculture, leading to the increase of agricultural productivity and management efficiency. This paper introduced the applications of GIS technology in construction of agricultural decision-making (ADM) service system for Ministry of Agriculture (MOA), China, so as to share the experiences in application of GIS technology with the readers, especially local governments. According to the characteristics of China’s agricultural industry, selecting the Eclipes as the development environment, the Oracle 11gR2 as database, the SuperMap GIS-T ServerV2.0 as a service release management platform provided by the State Bureau of Survey, and mapping geographic data as the basis, combing with the WebGIS, REST and other advanced technology, it built an agricultural decision-making service system with a complete function including agricultural production, management, and circulation, and realized the application of the GIS technology in the Ministry of agriculture on the level of management decision. The results showed that GIS technology had great potential in the agricultural decision-making service, which can not only provide the spatial analysis and visualization methods for agricultural decision-making service system, but also realize the agricultural sector spatial information daily supervision and emergency decision. Therefore, the application prospect of GIS technology in agricultural decision-making service was broad.

agricultural geographic information system; agricultural e-government; decision-making service system; spatial data sharing；integrated agricultural management

10.7621/cjarrp.1005-9121.20170908

2017-04-10

張燏(1982—)，女，北京人，碩士、工程師。研究方向：農(nóng)業(yè)信息化、農(nóng)業(yè)地理信息系統(tǒng)、農(nóng)業(yè)電子政務(wù) ※通訊作者：董春巖(1987—)，男，黑龍江海倫人，碩士、工程師。研究方向：農(nóng)業(yè)地理信息系統(tǒng)。Email： 664189418@qq.com *資助項目：農(nóng)業(yè)部財政項目“農(nóng)業(yè)部電子政務(wù)內(nèi)網(wǎng)應(yīng)用支撐平臺建設(shè)及應(yīng)用系統(tǒng)開發(fā)項目”(C201516)

TP319

A

1005-9121[2017]09049-07